基于焦化工序水流圖構(gòu)建及其應(yīng)用分析

李健偉

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司焦化廠，山東 萊蕪 271104）

鋼鐵生產(chǎn)的耗能、耗水量在整個(gè)工業(yè)體系中都排在前列，污染物排放量也排在整個(gè)工業(yè)體系的前列，隨著我國水資源的日益短缺，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域的節(jié)能減排已經(jīng)成為必然趨勢，焦化工序的節(jié)水和污水處理、污水回用十分緊迫。焦化工序水流圖、用水評價(jià)指標(biāo)與鋼鐵生產(chǎn)過程中的節(jié)能減排有著莫大的關(guān)系，對于焦化工序的現(xiàn)狀和現(xiàn)存問題發(fā)現(xiàn)有著極大的推動(dòng)力，文章從此兩方面入手，希望可以為我國鋼鐵領(lǐng)域節(jié)能減排發(fā)展提供微薄之力。

1 焦化工序水流圖構(gòu)建

1.1 物質(zhì)流分析法

在工業(yè)生產(chǎn)中，為了分析和研討一種物質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)流程中的應(yīng)用和產(chǎn)出，通常會研究此種物質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中的“代謝”，從而發(fā)現(xiàn)物質(zhì)主要的損耗環(huán)節(jié)，尋找到工業(yè)生產(chǎn)工藝、流程、設(shè)備的改良優(yōu)化突破口。

1.2 水流圖特點(diǎn)

水在鋼鐵生產(chǎn)中有著與其他物質(zhì)不同的特點(diǎn)，會因鋼鐵生產(chǎn)工序中的處理工藝出現(xiàn)物理形態(tài)變化，例如：由液態(tài)水蒸發(fā)為水蒸氣，從而被損耗，由入爐煤中水分子轉(zhuǎn)化為液態(tài)水，從而進(jìn)入污水體系；會因鋼鐵生產(chǎn)工序處理工藝出現(xiàn)化學(xué)分子組成和種類上的變化。

1.3 焦化工序中的水流圖

鋼鐵生產(chǎn)焦化工序中有關(guān)用水、廢水的系統(tǒng)和設(shè)備主要有焦?fàn)t、熄焦、除塵、冷卻、煤氣凈化、化工產(chǎn)品回收和精制6個(gè)，在6個(gè)部分之中還可以根據(jù)用水水質(zhì)需求、廢水產(chǎn)出進(jìn)行進(jìn)一步劃分，以用水水質(zhì)劃分的話，焦?fàn)t、熄焦、除塵對水質(zhì)要求不高，冷卻、煤氣凈化、化工產(chǎn)品回收和精制3個(gè)部分對水質(zhì)要求較高，回收處理的循環(huán)水基本無法達(dá)到要求，需要添加新水；以廢水產(chǎn)出劃分的話，熄焦部分基本不產(chǎn)出廢水，輸入的水分大部分通過轉(zhuǎn)化為水蒸氣蒸發(fā)掉，小部分進(jìn)入焦炭成為水分，其余部分均產(chǎn)出廢水。

1.4 焦化工序水流圖構(gòu)建

在物質(zhì)流分析法中，常以f代表新輸入物質(zhì)，c代表循環(huán)物質(zhì)，p代表總應(yīng)用物質(zhì)，e代表產(chǎn)出物質(zhì)，i代表工序中損失的物質(zhì)，b代表各系統(tǒng)串級中的物質(zhì)，不同的物質(zhì)在物質(zhì)流分析法中會有比較特殊的符號代替特殊環(huán)節(jié)物質(zhì)，以焦化工序水流圖為例，除上述符號所代表的相應(yīng)的水含義外，還需要a代表回用的中水，st代表污水處理裝置中的各種水，α代表補(bǔ)充中水回用的低質(zhì)量水，且在不同工序部分中用αj（j=1/2/3）代表分別使用的低質(zhì)量水，β代表冷卻與除塵部分之間串級補(bǔ)充的排污水，并用相應(yīng)的腳標(biāo)來代表串級源頭和方向，w代表著各部分、各環(huán)節(jié)的實(shí)際水流量，單位為噸焦，w所攜帶的腳標(biāo)著代表著各自水量所屬部分，p、f、e、i等均與上文水在不同部分代表的不同身份對應(yīng)，如此明晰的符號劃分有助于焦化工序水流圖的構(gòu)建和應(yīng)用。具體的鋼鐵生產(chǎn)焦化工序水流圖構(gòu)建完畢后，大致如下圖所示：

2 焦化工序水流圖的應(yīng)用

根據(jù)圖1構(gòu)建起的鋼鐵生產(chǎn)焦化工序水流圖可以大致了解到焦化工序中的水“代謝”情況，明確中水回用、串級用水在焦化工序中的作用，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行焦化工序節(jié)能減排改革優(yōu)化有理有據(jù)，有助于將水資源的消耗和廢水產(chǎn)生進(jìn)行量化和細(xì)化，有助于改革工作效率和質(zhì)量。

2.1 水流圖應(yīng)用基本要求

圖1 焦化工序水流圖

焦化工序水流圖在節(jié)能減排中應(yīng)用，首先需要保證鋼鐵生產(chǎn)焦化工序的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不可耽誤鋼鐵企業(yè)的正常生產(chǎn)，即保證焦?fàn)t、熄焦、除塵、冷卻、煤氣凈化、化工產(chǎn)品回收和精制6部分的正常水質(zhì)、水量需求；其次，焦化工序中有應(yīng)用中水回用技術(shù)、串級等部分，需要先進(jìn)行水質(zhì)處理以保證處理后中水的水質(zhì)，保證串級的正常進(jìn)行，保證熄焦、除塵等部分的串級水應(yīng)用量需求；最后，保證焦化工序廢水分級處理及使用的正常進(jìn)行，保證煤氣凈化部分高濃度氨廢水的處理效果，保證高濃度與低濃度焦化廢水的匯總處理效果，保證最后無法進(jìn)行工序內(nèi)使用消化的廢水進(jìn)行有效排出。

2.2 水流圖具體應(yīng)用方法

焦?fàn)t、熄焦、除塵3個(gè)部分對于用水水質(zhì)的要求不高，連接中水回用系統(tǒng)可以有效補(bǔ)充部分生產(chǎn)運(yùn)營需水量，降低對工業(yè)新水的需求量，降低對水資源的消耗；冷卻、化工產(chǎn)品回收和精制2部分產(chǎn)出的廢水可以通過中水會用系統(tǒng)串級補(bǔ)充至焦?fàn)t、熄焦、除塵3個(gè)部分；煤氣凈化部分比較特殊，會產(chǎn)生濃度不同的廢水，其中濃度較高的氨廢水需要進(jìn)行分級處理后方可與低濃度廢水進(jìn)行匯總處理，后續(xù)進(jìn)行中水回用或直接排出也便宜。

3 結(jié) 語

通過焦化工序水流圖和用水評價(jià)指標(biāo)可以有效評價(jià)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)在焦化工序上的用水水平，發(fā)現(xiàn)水資源浪費(fèi)問題、污水回用問題，大致圈定當(dāng)前生產(chǎn)和處理技術(shù)中的優(yōu)化空間，進(jìn)而對焦化工序進(jìn)行優(yōu)化和改良，推動(dòng)鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)的節(jié)能減排，為我國節(jié)約能源、改善環(huán)境問題現(xiàn)狀。